DATENNETZE - Datennetze / Ethernet

Ethernet - Paketaufbau

Es gibt zwei gebräuchliche Varianten des Ethernet-Protokolls, deren Pakete sich zwar nur geringfügig unterscheiden, die aber im Ergebnis inkompatibel sind:

Ethernet V2.0 Frame:

IEEE 802.3 Frame:

Die Präambel wird in Schicht 1 zum Paket hinzugefügt und dient der Synchronisation. Sie gehört damit nicht zum Ethernet-Paket, sondern zur Bitübertragung und besteht aus 8 Bytes. Die ersten sieben enthalten die Bitfolge "10101010". Bei Ethernet V2.0 folgt im achten Byte die Bitfolge "10101011". IEEE 802.3 bezeichnet dieses Byte als Start Frame Delimiter (SFD), der Wert ist ebenfalls "10101011", daher wird die Präambel bei IEEE 802.3 nur mit 7 Bytes angegeben.

Als nächstes folgt die Zieladresse. Sie ist sechs Byte lang und wird als MAC-Adresse bezeichnet. Jeder Ethernet-Controller hat von seinem Hersteller eine solche Adresse fest zugewiesen bekommen, welche aber per Software geändert werden kann. Dies ist sogar standardkonform, es muss aber unbedingt davon abgeraten werden, dann durch eigene Manipulation kann es dann zu doppelten MAC-Adressen im Netzwerk kommen, was fatal wäre. Die ersten drei Byte einer MAC-Adresse lassen dabei Rückschlüsse auf den Hersteller eines Controllers zu, der Rest wird vom Hersteller frei vergeben, muss aber eindeutig sein. MAC-Adressen weisen noch eine Besonderheit auf: das Least Significant Bit (LSB) im ersten Byte bedeutet eine Unicast-Adress („0“) oder eine Gruppenadresse (Multicast, „1“). Sind alle Bits einer Adresse auf „1“ gesetzt, handelt es sich um einen Broadcast, also eine Nachricht an alle.

Als Quelladresse wird die MAC-Adresse des eigenen Ethernet-Controllers eingesetzt. Damit weiß der Empfänger, an wen er antworten soll.

Als nächstes folgt der eigentliche Unterschied der beiden Frame-Typen: Ethernet V2.0 setzt hier eine 2 Byte lange Typ-Kennung ein, die das Protokoll der nächsthöheren Schicht angibt, das in den Nutzdaten des Pakets transportiert wird. Für das IP-Protokoll ist die Kennung beispielsweise 2048h (hexadezimal). Der 802.3-Frame enthält an dieser Stelle die Paketlänge. Per Norm sind in Ethernet V2.0 die möglichen Kennungen alle größer als die maximale Paketgröße des Ethernet-Frames (1518 Bytes ohne Präambel), so dass die Protokollvariante aus diesem Feld eindeutig hervorgeht.

Die Nutzdaten können zwischen 46 und 1500 Bytes umfassen, so dass sich eine Gesamtlänge des Pakets von 64 - 1518 Bytes (ohne Präambel) ergibt.

Abgeschlossen wird das Paket durch eine 4 Bytes lange Frame Check Sequence. Sie stellt eine Prüfsumme (mittels Polynomdivision) dar, anhand derer der Empfänger prüfen kann, ob ein Frame während der Übertragung ein oder mehrere Bitfehler erfahren hat. Ist dies der Fall, werden auf dieser Ebene (Schicht 2a) die Frames einfach verworfen, sonst passiert weiter nichts. Es ist dann die Aufgabe der höheren Schichten, für eine Korrektur zu sorgen.